Bio. Semana 9. Rubens Oda (Rebeca Khouri)

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1 Semana 9 Rubens Oda (Rebeca Khouri) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.

2 CRONOGRAMA 04/04 Exercícios: bioquímica 05/04 Revisão 13:30 07/04 Tipos celulares e membranas 11/04 Citoplasma e organelas 12/04 Respiração e fermentação 13:30

3 18/04 Fotossíntese e quimiossíntese 19/04 Exercícios: membrana e citoplasma 25/04 Anabolismo nuclear e síntese protéica 13:30 26/04 Mitose e meiose 28/04 Exercícios: síntese protéica, núcleo e divisão

4 Respiração e fermentação 12 abr 01. Resumo 02. Exercício de Aula 03. Exercício de Casa 04. Questão Contexto

5 RESUMO A respiração celular e a fermentação são reações do metabolismo energético dos organismos, que tem como objetivo a obtenção de energia na forma de ATP. Os processos da respiração celular ocorrem no citoplasma e nas mitocôndrias. As três etapas da respiração são: Glicólise: A glicólise ocorre no citosol da célula e não utiliza o oxigênio. Nela, ocorre a quebra inicial da glicose, gerando duas moléculas de piruvato (ácido pirúvico); Ciclo de Krebs: Ocorre a descarboxilação e desidrogenação completa dos piruvatos, e é liberado gás carbônico e elétrons, que são capturados por aceptores intermediários, o NAD e o FAD. Cadeia respiratória: Os elétrons levados pelo NAD e FAD passam por diversos transportadores, sendo os mais importantes os citocromos, e a energia do elétron é utilizada para bombear prótons para o espaço intermembranas da membrana. Com o aumento da concentração de H+ dentro da mitocôndria, para evitar a acidez da organela, os elétrons se ligam ao oxigênio, que é o último aceptor de elétrons, formando água. A cadeia respiratória tem como produto final 34 ATP. 6 A fermentação é um processo anaeróbico de obtenção de energia, e pode ser pode ser alcoólica ou lática. A etapa inicial da fermentação é a mesma da respiração celular: a glicólise. O rendimento energético da fermentação é apenas do 2 ATP, porém é um processo mais rápido que a respiração aeróbica. Na fermentação alcoólica, após a glicólise o piruvato perde o gás carbônico, formando um aldeído (acetaldeído ou etanal), e quando ele recebe os hidrogênios do NAD forma o etanol. Na fermentação lática, após a glicólise, o NAD reoxida o piruvato, que se transforma em ácido lático.

6 EXERCÍCIOS DE AULA 1. (PUC) Analise as afirmações abaixo, relativas ao processo do metabolismo energético: I. Fermentação, respiração aeróbica e respiração anaeróbica são processos de degradação das moléculas orgânicas em compostos mais simples, liberando energia. II. Todos os processos de obtenção de energia ocorrem na presença do oxigênio. III. A energia liberada nos processos do metabolismo energético é armazenada nas moléculas de ATP. IV. No processo de fermentação, não existe uma cadeia de aceptores de hidrogênio que está presente na respiração aeróbica e anaeróbica. V. Na respiração aeróbica, o último aceptor de hidrogênio é o oxigênio, enquanto na respiração anaeróbica, é outra substância inorgânica. VI. Na fermentação, a energia liberada nas reações de degradação é armazenada em 38 ATPs, enquanto na respiração aeróbica e anaeróbica é armazenada em 2 ATPs. Estão corretas: a) I, III, IV, V b) I, III, V, VI c) I, IV, V, VI d) I, II, IV, V e) I, II, III, IV 7 2. (UFPB) O esquema a seguir mostra parte das reações da cadeia respiratória que ocorre nas membranas internas das mitocôndrias, com detalhe para a produção de ATP (adenosina trifosfato), de acordo com a teoria quimiosmótica. Considerando a estrutura mitocondrial, o processo destacado na figura e a utilização do ATP pelas células, identifique as afirmativas corretas:

7 ( ) O ADP é transformado em ATP, a partir da energia resultante de um gradiente de prótons, liberada durante as reações da cadeia respiratória. ( ) A síntese de ATP é maior em células que realizam intenso trabalho, como as células da musculatura cardíaca. ( ) O ATP é a moeda universal de transferência de energia entre os produtores de bens (respiração celular) e os consumidores de bens (trabalho celular). ( ) A quantidade de invaginações (cristas) da membrana interna é inversamente proporcional à atividade celular. ( ) O cianeto, um veneno de ação rápida que bloqueia o transporte de elétrons, não altera a síntese do ATP. 3. (VUNESP) PELO PAN, TENISTAS SÃO AVALIADAS EM SELEÇÃO PERMANENTE. Com o objetivo de participar do PanAmericano no Rio de Janeiro, as oito melhores tenistas brasileiras estão sendo avaliadas pelo coordenador da Equipe Feminina Nacional Permanente, (...). Neste sábado, por exemplo, as tenistas fizeram testes de fadiga muscular. A proposta da Confederação Brasileira de Tênis (CBT), aliás, é que esse exame seja realizado em todos os tenistas profissionais do Brasil. ( ) 4. Abordando o metabolismo celular, relacione o fenômeno da fadiga muscular com a prática esportiva das tenistas citadas no texto. (VUNESP) Os esquemas representam três rotas metabólicas possíveis, pelas quais a glicose é utilizada como fonte de energia. 8 a) Quais rotas ocorrem em ambiente totalmente anaeróbico? b) Cite dois grupos de organismos nos quais se verificam as rotas 1 e 2. Cite dois produtos da indústria alimentícia fabricados a partir dos processos representados nessas rotas

8 EXERCÍCIOS DE CASA 1. (UFF) Dois microrganismos, X e Y, mantidos em meio de cultura sob condições adequadas, receberam a mesma quantidade de glicose como único substrato energético. Após terem consumido toda a glicose recebida, verificou-se que o microrganismo X produziu três vezes mais CO2 do que o Y. Considerando-se essas informações, concluiu-se ter ocorrido: a) Fermentação alcoólica no microorganismo X. b) Fermentação lática no microorganismo X. c) Respiração aeróbica no microorganismo Y. d) Fermentação alcoólica no microorganismo Y. e) Fermentação lática no microorganismo Y. 2. (FATEC) Os esquemas, a seguir, evidenciam três maneiras diferentes através das quais a glicose pode ser utilizada como fonte de energia necessária à manutenção da vida. 9 Assinale a alternativa correta sobre esses esquemas. a) Os esquemas 1 e 3 ocorrem em ambientes totalmente anaeróbios para a produção de pães e bolos. b) O esquema 1 exibe a fermentação alcoólica realizada nas mitocôndrias de leveduras com consumo de oxigênio. c) O esquema 2 revela um processo aeróbio realizado nas mitocôndrias de lactobacilos e de células musculares humanas. d) O esquema 3 demonstra um processo aeróbio em que o gás oxigênio atua como agente oxidante de moléculas orgânicas. e) Os esquemas 1, 2 e 3 evidenciam processos aeróbios de obtenção de energia que ocorrem em plantas e animais em geral. 3. (PUC) Observe atentamente o esquema abaixo.

9 Com base no esquema e em seus conhecimentos sobre o assunto, assinale a alternativa incorreta. a) Glicose e ácidos graxos são substratos importantes para iniciar as vias das reações químicas que acontecem dentro das mitocôndrias, porém a glicose não entra nessa organela. b) A cadeia respiratória, que ocorre nas mitocôndrias, depende de oxigênio para produção de ATP e água, representada por B. c) O Ciclo de Krebs é uma etapa comum para a oxidação completa de carboidratos e de lipídeos como os triglicerídeos ou fosfolipídios representados por A. d) A oxidação de componentes orgânicos para a produção de NADH2 não ocorre fora da matriz mitocondrial. 4. No gráfico a seguir, observa-se a produção de CO2 e ácido lático no músculo de um atleta que está realizando atividade física. Sobre a variação da produção de CO2 e ácido lático em A e B, analise as seguintes afirmativas. I. A partir de T1 o suprimento de O2 no músculo é insuficiente para as células musculares realizarem respiração aeróbica. II. O CO2 produzido em A é um dos produtos da respiração aeróbica, durante o processo de produção de ATP pelas células musculares. III. Em A, as células musculares estão realizando respiração aeróbica e, em B, um tipo de fermentação. IV. A partir de T1, a produção de ATP pelas células musculares deverá aumentar. 10 Das afirmativas acima, estão corretas: a) Apenas I e II. b) Apenas III e IV. c) Apenas I, II e III. d) Apenas I, II e IV. e) Apenas II, III e IV. 5. (UNIRIO) Além do ácido lático, as bactérias geram vários produtos importantes através da fermentação. O queijo suíço, por exemplo, é fabricado pela fermentação de uma bactéria que forma ácido propiônico e gás carbônico. Esse gás forma as bolhas que se transformam nos famosos buracos do queijo suíço. Outra bactéria forma ácido acético, fermentando a sidra (vinho da maçã) ou vinho da uva, produzindo vinagre. O ranço da manteiga se deve ao ácido butírico, que também é produto da fermentação de bactérias. O álcool usado como combustível e como solvente, além de outros solventes como a aceto-

10 na e o álcool isopropílico, também é produto da fermentação. LINHARES, Sérgio e GEWANDSNAJDER, Fernando. Biologia Hoje. São Paulo, Editora Ática, Volume 1, p A origem dos diversos resíduos da fermentação, como os citados no texto, depende da: a) Variação de temperatura em que ocorrem as reações do processo. b) Quantidade de energia produzida na forma de ATP ao longo da reação. c) Forma de devolução dos hidrogênios capturados pelo NAD ao ácido pirúvico, formando diferentes compostos orgânicos. d) Natureza química da molécula utilizada como matéria-prima na reação. e) Disponibilidade de água como aceptor final de hidrogênios. 6. (UERJ) Muitas bactérias aeróbicas apresentam um mecanismo de geração de ATP parecido com o que é encontrado em células eucariotas. O esquema abaixo mostra a localização, nas bactérias aeróbicas, da cadeia respiratória, da enzima ATP-sintase e das etapas do metabolismo energético da glicose. 11 a) Cite em que estruturas se localizam, nas células eucariotas, os elementos indicados na legenda do esquema apresentado. b) Admita que a bactéria considerada seja aeróbica facultativa e que, em anaerobiose, produza ácido lático. Nessas condições, explique o processo de geração de ATP e de produção de ácido lático. 7. (UERJ) Considere o metabolismo oxidativo da glicose em células musculares cardíacas. Descreva as características desse processo metabólico após a instalação de deficiência de suprimento sanguíneo no coração. 8. (FUVEST) A tabela abaixo apresenta algumas características de dois tipos de fibras musculares do corpo humano.

11 a) Em suas respectivas provas, um velocista corre 200m, com velocidade aproximada de 36km/h, e um maratonista corre 42km, com velocidade aproximada de 18km/h. Que tipo de fibra muscular se espera encontrar, em maior abundância, nos músculos do corpo de cada um desses atletas? b) Em que tipo de fibra muscular deve ser observado o maior número de mitocôndrias? Justifique. 9. (UNICAMP) Um grupo de camundongos recebeu para inalação uma mistura de ar e cádmio (Cd), metal pesado normalmente encontrado na fumaça do cigarro. Um outro grupo recebeu apenas ar, sem Cd. A tabela abaixo mostra o resultado da análise das mitocôndrias das células presentes nos testículos desses animais. Tabela - Porcentagem (%) de mitocôndrias com membrana interna e cristas danificadas: 12 a) Qual a conseqüência no consumo de O2 nas mitocôndrias de animais do grupo que inalou cádmio? Por que isso ocorre? b) O que se pode esperar sobre a mobilidade dos espermatozóides dos animais expostos a Cd em relação ao grupo controle? Por quê? 10. (UFSCAR) Há cerca de um século, o químico e microbiologista Louis Pasteur, estudando leveduras, verificou que esses organismos eram anaeróbicos facultativos, uma vez que podiam viver tanto na presença quanto na ausência de oxigênio. Pasteur verificou que a taxa de consumo de açúcar por leveduras crescendo em ambientes anaeróbicos era maior que aquela apresentada por leveduras crescendo em meio aeróbico. a) Que processos são utilizados pelas leveduras para a obtenção de energia a partir de glicose, na presença e na ausência de oxigênio? b) Explique as diferenças na utilização do açúcar nesses processos.

12 QUESTÃO CONTEXTO Você já experimentou pães fermentados naturalmente? A fermentação natural deixa o pão com textura e sabor bem característicos, mas é mais demorada. <Fonte do texto e da imagem: -curitiba-honesta-5-lugares-quem-fazem-pao-com-fermentacao-natural- -em-curitiba/; data de acesso: 04/03/2017> Se quiser fazer um pão gostoso e macio, ao utilizar o fermento natural, deve-se apertar bem a massa e deixar o pão crescer. Diga porque isso é necessário e que parte da reação está envolvida no crescimento do pão. 13

13 GABARITO 01. Exercício de aula 1. a 2. V V V F F 3. O teste de fadiga muscular mede a concentração de ácido láctico na corrente sanguínea das atletas logo após o treino e durante as horas subsequentes, avaliando o preparo físico desses atletas. Em atividades físicas intensas e prolongadas, muitas vezes o fornecimento de oxigênio ao tecido muscular não é suficiente, assim as células musculares realizam a fermentação láctica para suprir a demanda energética durante a atividade. Quanto maior for o preparo físico das atletas melhor o aporte de oxigênio para o tecido muscular e menor a quantidade de ácido láctico produzido via fermentação. 4. a) As rotas 1 e 2, correspondentes a processos de fermentação, ocorrem em condições anaeróbicas. b) Rota 1: fungos. Rota 2: bactérias. No caso da rota 1, a produção de pães e de bebidas alcoólicas. Na rota 2, iogurtes e certos queijos. 02. Exercício de casa 1. d 2. d 3. d 4. c 5. c 6. a) Cadeia respiratória: membrana interna da mitocôndria ATP-sintase: membrana interna da mitocôndria Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial Glicólise: citosol b) Em anaerobiose, a geração de ATP será exclusivamente feita durante a glicólise, já que a cadeia respiratória e, consequentemente, o ciclo de Krebs estarão inativos. Para que haja continuidade na atividade glicolítica, é preciso que o NADH produzido seja reoxidado a NAD+, o que é possível por meio da redução do ácido pirúvico formado na glicólise em ácido lático. 7. Na situação de irrigação sanguínea deficiente, devido à condição anaeróbica, o piruvato não é oxidado no ciclo dos ácidos tricarboxílicos, sendo reduzido a lactato, promovendo dores musculares 8. a) Nos músculos do velocista haverá maior abundância de fibras do tipo IIB; nos do maratonista, de fibras tipo I. b) O maior número de mitocôndrias deverá ser encontrado nas fibras do tipo I, já que estas obtêm a maior parte de sua energia por meio da respiração aeróbia processo que depende de alta concentração de enzimas oxidativas. 9. a) Nas mitocôndrias dos animais que inalaram Cd, há uma diminuição no consumo de oxigênio, pois a transferência de elétrons que se dá na membrana interna e nas cristas da mitocôndria vai ocorrer mais lentamente. b) A mobilidade do flagelo do espermatozóide irá diminuir, pois as mitocôndrias com as membranas internas danificadas produzirão menos ATP, fonte de energia para a mobilidade do espermatozóide. 10. a) Na presença de oxigênio, as leveduras obtêm energia por meio da respiração aeróbica; na ausência de oxigênio, esses microorganismos realizam a fermentação alcoólica. b) No processo da respiração celular, as moléculas de glicose são quebradas, deixando como resíduos gás carbônico e água e liberando grande quantidade de energia (ATP). Na fermentação, a quebra da glicose é parcial, resultando, no final do processo, moléculas de gás carbônico e álcool etílico (etanol), com uma menor liberação de energia. 03. Questão Contexto A fermentação é uma forma de obtenção de energia anaeróbica, e ao apertar bem a massa, tira-se o oxigênio do meio, fazendo com que a fermentação ocorra com maior eficiência. O crescimento do pão se dá pela liberação do gás carbônico, que formam bolhas e deixam a massa maior e mais macia. 14